Регулиране на топлинната мощност

ОВКСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 8, 2006

Методи за регулиране на топлинната мощност, топлинен баланс на отоплително тяло

Всеки инженер знае, че регулирането е процес, при който големината на дадена физична величина се запазва приблизително постоянна или заема предварително определена стойност, независимо от външните въздействия. Мощността на една отоплителна инсталация зависи в голяма степен от температурата и дебита на топлоносителя. Поради тази причина топлинната мощност на отоплителните инсталации се регулира именно чрез въздействие върху температурата и дебита на топлоносителя. Съществуват три основни метода за регулиране на топлинната мощност на една отоплителна инсталация - качествено, количествено и качествено-количествено регулиране. Диапазонът на регулиране зависи от атмосферните условия. Горната му граница се дефинира като температура на външния въздух, при която отоплителният сезон свършва. За страната ни тази гранична стойност е 12 градуса Целзий. Долна граница на регулируемия диапазон е онази стойност на външната температура, за която е оразмерена отоплителната инсталация.

Качествено регулиране

Представлява най-разпространения метод за регулиране на топлинната мощност на отоплителните инсталации. Базира се на промяна на температурата на топлоносителя на входа на инсталацията при постоянство на дебита му. Температурата на входящата вода е функция на вида на отоплителните тела и температурата на външния въздух. Методът се базира на т.нар. условна външна температура, която отчита не само температурата на външния въздух, но и скоростта на вятъра и интензитета на слънчевата радиация. В редица случаи, условната температура е по-висока от действително измерената температура на външния въздух.

Широкото използване на качественото регулиране се дължи на лесната му реализация и добрата чувствителност в голяма част от регулируемия диапазон. Основният недостатък на качественото регулиране е малката относителна промяна на мощността при по-ниски външни температури, вследствие на което се намалява ефективността на процеса на регулиране.

Количествено регулиране

Реализира се посредством промяна на дебита на топлоносителя при постоянна температура на входа в отоплителното тяло. Характерно за качественото регулиране е значителната неравномерност в изменението на топлинната мощност на отоплителните тела в диапазона на регулиране на дебита. Например, при намаляване на дебита със 75%, отдаваната от отоплителното тяло мощност се намалява само с 30%. Недостатък на количественото регулиране е ниската му ефективност при големи дебити на топлоносителя. В практиката се използва и частен случай на качественото регулиране, при който температурата на топлоносителя на входа в отоплителното тяло е постоянна, но дебитът заема само две стойности - минимална и максимална.

Количествено-качествено регулиране

Логично, количествено-качественото регулиране обединява предходните методи за регулиране на топлинната мощност. При него се осъществява едновременна промяна и на двата параметъра, от които зависи топлинната мощност - температурата и дебита на топлоносителя на входа на отоплителните тела. Благодарение на комбинацията от количествено и качествено регулиране, се постига еднаква ефективност в целия диапазон на регулиране. Възможно е и последователното прилагане на количественото и качественото регулиране. При ниски температури на външния въздух се използва само количествено регулиране, а при високи температури само качествено регулиране. Недостатък на комбинираното регулиране са по-високите инвестиции в оборудване, необходимо за реализацията му. Това е и причината количествено-качественото регулиране да намира ограничено приложение в отоплителната техника.

Топлинен баланс на отоплително тяло

Представя се със зависимостите: Q=m.c(t1-t2) и Q=kA((t1+t2)/2-tk). Във формулата с m e означен масовият обем на топлоносителя в kg/s, със с - специфичният топлинен капацитет на топлоносителя в J/kg, с t1 и t2 - температурата на топлоносителя на входа и изхода от отоплителното тяло в градуса Целзий, с k - обобщеният коефициент на топлопреминаване, характерен за тялото в W/m2K, А е топлообменната повърхност на тялото в m2. С tk е означена температурата на консуматора, т.е. въздухът в помещението в градуса Целзий.

Чрез решаване на системата от двете уравнения се получава Q=(t1-t2)/I(Ak)-1+(2m.c)-1I. От зависимостта ясно се вижда, че двата параметъра, от които зависи топлинната мощност, са температурата и дебитът на топлоносителя на входа в отоплителното тяло.




Новият брой 5/2017

брой 5-2017

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top